稀土元素在地衣芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)生γ-聚谷氨酸中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了稀土元素在地衣芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)生γ-聚谷氨酸中的應(yīng)用。稀土元素在地衣芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸中的應(yīng)用，所述的稀土元素能提高γ-聚谷氨酸的產(chǎn)量，所述的稀土元素為L(zhǎng)a3+或Ce3+。本發(fā)明在地衣芽孢桿菌的發(fā)酵液中加入稀土元素，然后將地衣芽孢桿菌接種到此發(fā)酵液中進(jìn)行發(fā)酵，與不加稀土元素的對(duì)照相比，加入稀土元素能夠顯著的提高γ-聚谷氨酸的產(chǎn)量，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】稀土元素在地衣芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)生Y-聚谷氨酸中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵領(lǐng)域，具體涉及稀土元素在地衣芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)生Y-聚谷氨酸中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】:
[0002]聚谷氨酸(Poly Glutamate，簡(jiǎn)稱PGA)是一種多聚氨基酸類的環(huán)保型多功能生物可降解高分子材料，由D-谷氨酸和L-谷氨酸聚合而成，根據(jù)聚合方式不同可分為兩種構(gòu)型:由α -酰胺鍵聚合而成的a -PGA和由Y -酰胺鍵聚合而成的Y -PGA。其中Y -PGA為直鏈分子，鏈之間存在大量氫鍵，具有良好的水溶性；且分子中大量游離的羧基提供了陽(yáng)離子結(jié)合的基團(tuán)，使其對(duì)金屬離子具有良好的吸附性；此外，還具有生物可降解性，無(wú)毒無(wú)害，可食用等特性；可作為諸如保水劑、增稠劑、絮凝劑、重金屬吸附劑、藥物/肥料緩釋劑即藥物載體等原料，在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、化妝品、環(huán)保、合成纖維和涂膜等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。a -PGA主要由化學(xué)合成法制備，工藝復(fù)雜，副產(chǎn)物多且得率低；Y-PGA主要由微生物發(fā)酵法制備，目前主要菌種為地衣芽孢桿菌屬和枯草芽孢桿菌屬，具有成本低、生產(chǎn)過(guò)程污染小，因此，目前的研究主要集中在Y-PGA的微生物發(fā)酵生產(chǎn)。
[0003]研究表明，稀土元素具有依賴于濃度的雙向性生物效應(yīng)，70年代初期，我國(guó)將稀土元素應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，不僅提高了農(nóng)作物產(chǎn)量而且明顯改善了作物品質(zhì)；近年來(lái)的研究也表明一定劑量的稀土元素對(duì)微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物的積累具有促進(jìn)作用，涉及到的微生物菌種包括靈芝(姚強(qiáng)等.部分稀土元素對(duì)靈芝多糖和三萜類物質(zhì)液體發(fā)酵的影響[J].食品科學(xué).2011 (05):224-227)、桑黃(姚強(qiáng)等.部分稀土元素對(duì)桑黃液體發(fā)酵的影響[J].中國(guó)食用菌.2011(03):41-44.)、黑曲霉(阮南等.稀土元素對(duì)檸檬酸發(fā)酵的影響[J].河北化工.2010，33 (4):2-5.)、紅菇(李增利.稀土元素鐠、釹、鉺對(duì)紅菇多糖深層發(fā)酵的影響[J].食品科學(xué).2007 (12): 312-316)、谷氨酸棒桿菌(王燕等.稀土元素對(duì)谷氨酸棒桿菌S9114生長(zhǎng)和形態(tài)的影響[J].中國(guó)調(diào)味品.2005 (05): 23-25 )、鏈霉菌(陸維新等.稀土元素對(duì)嗜酸鏈霉菌的生物效應(yīng)初探[J].河北省科學(xué)院學(xué)報(bào).1992(01):53-56)、紅酵母(見(jiàn)王怡平等.稀土元素對(duì)紅酵母的生長(zhǎng)及類胡蘿卜素合成的影響[J].微生物學(xué)通報(bào).1999 (02): 117-119)等。但截止目前，關(guān)于利用稀土元素在地衣芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)生Y-聚谷氨酸方面的生物效應(yīng)及促進(jìn)作用研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供稀土元素在地衣芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)Y-聚谷氨酸中的應(yīng)用。
[0005]稀土元素在地衣芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)Y-聚谷氨酸中的應(yīng)用，其特征在于，所述的稀土元素能提高Y -聚谷氨酸的產(chǎn)量，所述的稀土元素為L(zhǎng)a3+或Ce3+。
[0006]一種利用稀土元素提高Y-聚谷氨酸產(chǎn)量的液體發(fā)酵方法，其特征在于，包括以下步驟:[0007]將稀土元素與地衣芽孢桿菌發(fā)酵培養(yǎng)基混合，由此得到含有稀土元素的發(fā)酵培養(yǎng)基，將地衣芽孢桿菌接種到含有稀土元素的發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)Y-聚谷氨酸；
[0008]所述的稀土元素為L(zhǎng)a3+或Ce3+。
[0009]優(yōu)選，當(dāng)為Ce3+時(shí)，其在含有稀土元素的發(fā)酵培養(yǎng)基中的濃度為10_2~10_5禮。
[0010]優(yōu)選，當(dāng)為L(zhǎng)a3+時(shí)，其在含有稀土元素的發(fā)酵培養(yǎng)基中的濃度為10_3~10_6禮。
[0011]所述的地衣芽孢桿菌優(yōu)選為地衣芽孢桿菌(Bacillus substilis PGA-7)，其保藏編號(hào)為:CCTCC NO:M206102o
[0012]本發(fā)明在地衣芽孢桿菌的發(fā)酵液中加入稀土元素，然后將地衣芽孢桿菌接種到此發(fā)酵液中進(jìn)行發(fā)酵，與不加稀土元素的對(duì)照相比，加入稀土元素能夠顯著的提高Y-聚谷氨酸的產(chǎn)量，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】:
[0013]以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0014]以下實(shí)施例中的地衣芽孢桿菌為地衣芽孢桿菌(Bacillus substilis PGA-7)，其保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，其保藏編號(hào)為=CCTCC NO:M206102，該菌公開(kāi)于專利號(hào):200610122640.5，發(fā)明名稱為:Y -聚谷氨酸產(chǎn)生菌及利用該菌株制備Y-聚谷氨酸的方法的專利中。
[0015]實(shí)施例1:
[0016]1、配制稀土元 素儲(chǔ)備液:
[0017]稱取一定量的硝酸鑭或硝酸鈰，用去離子水配制成濃度為IOOmM的儲(chǔ)備液，經(jīng)0.22 μ m濾膜過(guò)濾除菌后備用；
[0018]2、配制液體培養(yǎng)基:
[0019]稱取檸檬酸12g，L-谷氨酸22g，甘油80g，氯化銨7g，三水磷酸氫二鉀0.6g，七水硫酸鎂0.5g，氯化鈣0.075g, 一水硫酸錳0.07g,六水氯化鐵0.04g,溶于800mL去離子水中，調(diào)節(jié)pH至7.0~7.5，去離子水定容1L，50mL分裝于300mL三角瓶，121°C，滅菌15min后備用。
[0020]3、制備地衣芽孢桿菌種子液:
[0021]將地衣芽孢桿菌(Bacillus substilis PGA-7)斜面接種于已滅菌的上述液體培養(yǎng)基中，進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為:搖床轉(zhuǎn)速130r/m，溫度37°C，時(shí)間18_24h，得到地衣芽孢桿菌種子液。
[0022]4、配制含有稀土元素的液體發(fā)酵培養(yǎng)基:
[0023]將步驟I配制的稀土元素儲(chǔ)備液用滅菌去離子水進(jìn)行適當(dāng)稀釋，按照1%的體積比加入步驟2配制的液體培養(yǎng)基中，使鈰離子的終濃度為10_3mM，混合均勻后即得到含有稀土元素的液體發(fā)酵培養(yǎng)基。
[0024]5、液體發(fā)酵Y -聚谷氨酸:
[0025]將步驟3得到的地衣芽孢桿菌種子液按體積比3%~6%的接種量接種于步驟4配制的含有稀土元素的液體發(fā)酵培養(yǎng)基中，進(jìn)行液體發(fā)酵培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為:搖床轉(zhuǎn)速130r/m，溫度37°C，時(shí)間96h，得到發(fā)酵液。
[0026]6、發(fā)酵液中Y-聚谷氨酸含量快速測(cè)定方法:[0027]稱取約0.1g發(fā)酵液，加入IOOmL去離子水溶解，作為待測(cè)樣品稀釋液；從中取2mL與2mL的200 μ g/mL CPC (季銨鹽氯化十六烷基吡啶)溶液混合，充分震蕩混勻，靜置后采用分光光度法測(cè)定反應(yīng)液在680nm處的吸光度A_，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線和稀釋倍數(shù)計(jì)算發(fā)酵液中Y-聚谷氨酸含量(g/L)。
[0028]通過(guò)本實(shí)施方法，在發(fā)酵48h時(shí)，發(fā)酵液中Y-聚谷氨酸含量為18.047g/L，比未添加稀土元素，按照同樣處理的對(duì)照組可提高10.24%。
[0029]實(shí)施例2:
[0030]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，所不同之處在于鈰離子的終濃度為10_2mM，在發(fā)酵72h時(shí)后，發(fā)酵液中Y-聚谷氨酸含量為21.88g/L，比未添加稀土元素，按照同樣處理的對(duì)照組可提聞9.55%。
[0031]實(shí)施例3:
[0032]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，所不同之處在于鈰離子的終濃度為10_5mM，在發(fā)酵24h時(shí)后，發(fā)酵液中Y-聚谷氨酸含量為6.39g/L，比未添加稀土元素，按照同樣處理的對(duì)照組可提聞18.66%ο
[0033]實(shí)施例4:
[0034]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，所添加的稀土元素為硝酸鑭，鑭離子的終濃度為10_3禮，在發(fā)酵96h時(shí)后，發(fā)酵液中Y -聚谷氨酸含量為22.60g/L,比未添加稀土元素，按照同樣處理的對(duì)照組可提高21.99%。
[0035]實(shí)施例5:`
[0036]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，所添加的稀土元素為硝酸鑭，鑭離子的終濃度為10_6禮，在發(fā)酵48h時(shí)后，發(fā)酵液中Y-聚谷氨酸含量為13.39g/L，比未添加稀土元素，按照同樣處理的對(duì)照組可提高11.94%。
【權(quán)利要求】
1.稀土元素在地衣芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)Y-聚谷氨酸中的應(yīng)用，其特征在于，所述的稀土元素能提高Y -聚谷氨酸的產(chǎn)量，所述的稀土元素為L(zhǎng)a3+或Ce3+。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的地衣芽孢桿菌為地衣芽孢桿菌(Bacillus substilis PGA-7)，其保藏編號(hào)為:CCTCC NO:M206102。
3.一種利用稀土元素提高Y-聚谷氨酸產(chǎn)量的液體發(fā)酵方法，其特征在于，包括以下步驟: 將稀土元素與地衣芽孢桿菌發(fā)酵培養(yǎng)基混合，由此得到含有稀土元素的發(fā)酵培養(yǎng)基，將地衣芽孢桿菌接種到含有稀土元素的發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)Y-聚谷氨酸； 所述的稀土元素為L(zhǎng)a3+或Ce3+。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體發(fā)酵方法，其特征在于，當(dāng)為Ce3+時(shí)，其在含有稀土元素的發(fā)酵培養(yǎng)基中的濃度為10_2~10_5mM。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體發(fā)酵方法，其特征在于，當(dāng)為L(zhǎng)a3+時(shí)，其在含有稀土元素的發(fā)酵培養(yǎng)基中的濃度為10_3~10_6mM。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體發(fā)酵方法，其特征在于，所述的地衣芽孢桿菌為地衣芽孢桿菌(Bacillus substili·s PGA-7)，其保藏編號(hào)為:CCTCC NO:M206102。
【文檔編號(hào)】C12R1/10GK103820508SQ201410040598
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】陳愛(ài)美, 施慶珊, 林萬(wàn)泉, 黃小茉, 謝小保, 陳儀本 申請(qǐng)人:廣東省微生物研究所